含六价铬离子工业废水处理方法：经济实用无二次污染

含六价铬离子工业废水处理方法：经济实用无二次污染

一种含六价铬离子工业废水的处理方法

[专利摘要]本发明涉及一种无害化处理含六价铬离子工业废水的方法，克服了目前处理含六价铬离子废水的方法成本高，易造成二次污染的缺点。其技术方案是采用FeCl3·6H2O和FeSO4·7H2O为原料，以氨水为沉淀剂，经快速搅拌、高温陈化、洗涤、干燥后得到磁性固体颗粒；配制聚丙烯酰胺絮凝剂溶液，将磁性固体颗粒放入配制好的絮凝剂溶液中，高速搅拌，在外加磁场作用下使磁性固体颗粒快速沉降，将沉淀物干燥，得到改性磁性颗粒；将改性磁性颗粒加入含六价铬离子的废水中，用酸调节pH为6，搅拌分离，上层为脱铬清液；下层改性磁性颗粒中加入碱溶液，搅拌分离，改性磁性颗粒重复利用。 该方法经济实用、无二次污染、沉降速度快，可回收六价铬及改性磁粒子。

【专利说明】一种含六价铬离子工业废水的处理方法

【技术领域】

本发明涉及一种含六价铬离子工业废水的处理方法，用于对电镀、鞣革、颜料、油漆、合金、印染等行业的工业废水进行无害化处理。

技术背景

重金属铬及其化合物在电镀、鞣革、颜料、油漆、合金、印染、印花等工业中有着广泛的应用。在工业废水中，铬主要以Cr(VI)形式存在，是一种强氧化剂，有较强的致癌性、致畸性和致突变性，对生物的危害较大，是美国环境保护署(EPA)公认对人体危害最大的17种化学物质之一。目前处理六价铬废水的方法很多，如化学还原沉淀法、吸附法、离子交换法、生物法等，在所有去除六价铬的方法和工艺中，吸附法因材料廉价、成本低、去除效果好等优点而受到人们的青睐。 最初人们通常采用活性炭作为吸附剂来吸附六价铬，如Lotfi等以杉木为原料，经KOH活化得到的活性炭处理六价铬污水，在适宜的条件下六价铬去除量可达315%。胡忠华等研究了活性炭孔径对六价铬吸附性能的影响，并对介孔和微孔椰壳活性炭进行了比较，结果表明介孔吸附效果优于微孔，再生能力也优于微孔。活性炭对六价铬有很好的吸附效果，但由于其价格昂贵、分离沉淀困难，限制了其应用。

[0003] 随着吸附材料的不断发展，人们发现高分子絮凝剂具有更高的吸附性能。高分子絮凝剂是一类水溶性高分子化合物，活性基团能吸附多种物质，通过架桥作用使分散在液相中的杂质颗粒凝聚沉降。L.和E.从麦麸中提取出一种木质素纤维素，并将其用于处理水中的六价铬，结果表明在酸性介质中，其最大吸附容量可达35%，说明木质素纤维素对水中的六价铬具有一定的效果。C.Raji和TS合成了一种聚丙烯酰胺接枝木屑，结果表明在适当的条件下，其对水中六价铬的吸附效率可达90%。 Maya R.等获得了一种胺改性聚丙烯酰胺接枝椰壳纤维吸附剂，ESA del-Halim和Al-Deyab等合成了一种交联聚丙烯酰胺/瓜尔胶接枝共聚物，结果表明这两种物质对水中六价铬均有良好的吸附效果。

[0004] 为了加快沉降速度，人们开始寻找能够借助外力加速沉降的吸附剂，如磁性元素或磁性化合物。Gheju研究了零价铁对水中六价铬的吸附，结果表明其对六价铬有一定的吸附效果。李森伟等研究了磁性铁-氧化镍对水中六价铬的吸附，结果表明在适当的条件下，其吸附量可达80mg g'，且在有外界磁场的情况下，能够快速沉降。

【发明概要】

本发明的目的在于提供一种处理成本较高、易造成二次污染的含六价铬离子工业废水的方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种含六价铬离子工业废水的处理方法，采用如下四个步骤：

步骤1：磁性固体粒子的制备：本发明采用化学共沉淀法，称取5..6H2O和

2..7H20，Fe3+盐与Fe2+盐质量比为2.2-1.8，倒入装有200mL蒸馏水的烧杯中，不断搅拌，使其完全溶解。将上述烧杯放入30℃水浴中，边搅拌边加入质量百分比浓度为3％的氨水，调节pH为10。反应过程中需不断加入氨水，维持pH为10。反应0.5h后停止搅拌，再将烧杯放入90℃水浴中陈化3h。反应完成后，冷却至室温，用多功能磁选机分离磁性固体颗粒，用蒸馏水反复洗涤至中性，用酒精洗涤三次，放入烘箱中烘干，即得磁性固体颗粒。

步骤2、修饰磁性粒子的制备：配制浓度为-1的聚丙烯酰胺溶液，称取上一步制备的磁性固体粒子1.0g加入到聚丙烯酰胺溶液中，室温下搅拌，转速为1000r/min。

0.5h后磁性固体颗粒在多功能磁选机的磁场下迅速沉淀，倒掉上层清液，将沉淀物放入烤箱烘干，即得到改性磁性颗粒。

步骤3：含六价铬离子废水的处理：称取0.14g重铬酸钾倒入盛有100mL水的烧杯中搅拌溶解，然后倒入500mL容量瓶中加水至刻度，振荡后，配制成浓度为280mL的重铬酸钾溶液。取配制好的重铬酸钾溶液100mL加入到上一步得到的修饰磁性粒子中，用浓H2SO4调节体系pH至6，不断搅拌0.5h后，置于多功能磁选机上在磁场作用下分离得上层清液和下层含铬修饰磁性粒子。

步骤4：六价铬离子的回收：将上一步得到的铬修饰磁粉放入烧杯中，然后加入100mL 0.1M NaOH溶液或KOH溶液，搅拌10min。将烧杯放在多功能磁选机上，在磁场作用下，固液分离。六价铬离子进入溶液中进行回收，修饰磁粉回收后重复使用。

[0011] 本处理方法第一步所得磁性固体颗粒由Fe3O4和Fe2O3磁性化合物组成，第二步所用的高分子絮凝剂溶液为聚丙烯酰胺絮凝剂溶液，第四步所用碱溶液为NaOH溶液或KOH溶液中的一种。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：（1）该处理方法经济实用，采用高分子絮凝剂与磁性化合物处理含铬废水并回收，不产生二次污染；（2）采用多功能磁选机在磁场作用下进行沉降分离，沉降速度快；（3）用碱溶液处理含铬的改性磁粒子，回收六价铬离子，得到改性磁粒子，可重复使用。

【详细方式】

下面通过实施例对本发明作进一步说明：

实施例1：采用化学共沉淀法，称取5..6H2O和2..7H2O，按Fe3+盐与Fe2+盐质量比为2.2-1.8称量，倒入盛有200mL蒸馏水的烧杯中并不断搅拌使其完全溶解。将上述烧杯放入30℃水浴中，在搅拌条件下，向其中加入质量百分浓度为3％的氨水，调节pH为10。反应过程中应不断加入氨水，并维持pH为10。反应0.5h后停止搅拌，然后将烧杯放入90℃水浴中陈化3h，待反应结束后，冷却至室温，用多功能磁选机分离出磁性固体颗粒，用蒸馏水反复洗涤至中性，再用酒精洗涤三次，放入烘箱干燥，得到磁性固体颗粒。配制聚丙烯酰胺溶液，加入10％的聚丙烯酰胺溶液，搅拌均匀。浓度为-1，称取上步制备的磁性固体颗粒1.0g加入到聚丙烯酰胺溶液中，室温下，转速1000r/min搅拌0.5h，然后在多功能磁选机的磁场下快速沉淀磁性固体颗粒，倒掉上清液，将沉淀物放入烤箱烘干，即得改性磁性颗粒。

将0.14g重铬酸钾倒入盛有100mL水的烧杯中搅拌溶解，然后倒入500mL容量瓶中加水至刻度，振摇后与浓度为280mL的重铬酸钾溶液混合。取100mL配制好的重铬酸钾溶液加入到上一步得到的修饰磁粉中，用浓H2SO4调节体系pH为6，不断搅拌0.5h后，置于多功能磁选机上，在磁场作用下分离上层清液与下层含铬修饰磁粉，其六价铬去除率为87.3%。 将上一步得到的含铬修饰磁粒子放入烧杯中，加入100mL 0.1M的NaOH溶液，不断搅拌10min后，将烧杯放在多功能磁分离器上，在磁场作用下固液分离，六价铬离子进入溶液中进行回收，修饰磁粒子回收后重复使用。

参考例1：准确称取0.14g重铬酸钾溶于少量水中，然后倒入250mL容量瓶中并定容，得到六价铬质量浓度为-1的重铬酸钾溶液，其余步骤和条件与实施例1完全相同，结果与实施例1对比，参考例1的六价铬去除率为94.8％。

实施例2 ：采用化学共沉淀法，称取5..6H2O和2..7H2O，按Fe3+盐与Fe2+盐质量比为2.2-1.8称量，倒入盛有200mL蒸馏水的烧杯中并不断搅拌使其完全溶解。将上述烧杯放入30℃水浴锅中，在搅拌下向其中加入3％质量百分浓度的氨水，调节pH为10。反应过程中应不断加入氨水，维持pH为10。反应0.5h后停止搅拌，然后将烧杯放入90℃水浴锅中陈化3h，待反应结束后，冷却至室温，用多功能磁选机分离出磁性固体颗粒，用蒸馏水反复洗涤至中性，再用酒精洗涤三次，放入烘箱干燥，得到磁性固体颗粒。用聚丙烯酰胺配制溶液浓度为-1，称取上步制备的磁性固体颗粒1.0g加入到聚丙烯酰胺溶液中，室温下，转速1000r/min搅拌0.5h，然后在多功能磁选机的磁场下使磁性固体颗粒快速沉降，倒掉上层清液，将沉淀物放入烤箱烘干，即得改性磁性颗粒。

将0.14g重铬酸钾倒入盛有100mL水的烧杯中搅拌溶解，然后倒入500mL容量瓶中加水至刻度，摇匀后配制成浓度为-1的重铬酸钾溶液。将配制好的重铬酸钾溶液100mL加入到上一步得到的修饰磁粉中，用浓H2SO4调节体系pH为6。继续搅拌0.5h后，置于多功能磁选机上，在磁场作用下分离上层清液和下层含铬修饰磁粉，六价铬去除率为85.9%。将上一步得到的含铬修饰磁粉置于烧杯中，加入.1M KOH溶液。 持续搅拌10min后，将烧杯置于多功能磁选机上，在磁场作用下进行固液分离，六价铬离子进入溶液进行回收，改性磁性粒子则被回收再利用。

[0017]参考例2：其余步骤及条件与实施例2完全相同。参考例2中，将配制浓度的重铬酸钾溶液100mL加入到改性磁粉中，用浓H2SO4调节体系pH为4。结果与实施例2相比，参考例2的六价铬去除率为92.6％。

【维权请求】

1.一种含六价铬离子工业废水的处理方法，其特征在于：首先制备磁性固体颗粒：称取5..6H20和2..7H20，按照Fe3+盐与Fe2+盐的质量比2.2～1.8取量，倒入盛有200mL蒸馏水的烧杯中，不断搅拌使其完全溶解，将上述烧杯放入温度为30℃的水浴中，在搅拌下加入质量百分浓度为3%的氨水，调节pH为10，反应过程中不断加入氨水，维持pH为10，反应0.5h后停止搅拌，再将烧杯放入温度为90℃的水浴中陈化3h，反应结束后冷却至室温，置于多功能磁选机上，在磁场作用下分离磁性固体颗粒，用蒸馏水反复洗涤至中性，用NaOH洗涤三次酒精，放入烤箱烘干，即得磁性固体颗粒；再制备修饰磁性颗粒：配制浓度为-1的聚丙烯酰胺溶液，称取上一步得到的磁性固体颗粒1.0g加入到聚丙烯酰胺溶液中，在室温、转速1000/min条件下搅拌0.5h，然后在多功能磁选机的磁场作用下使磁性固体颗粒快速沉降，倒出上清液，将沉淀物放入烤箱烘干，即得修饰磁性颗粒； 含六价铬离子废水的处理：称取0.14g重铬酸钾倒入盛有100mL水的烧杯中搅拌溶解，然后倒入500mL容量瓶中加水至刻度，振荡后与浓度为280mL的重铬酸钾溶液混合，取100mL配制好的重铬酸钾溶液加入到上一步得到的修饰磁粒子中，用浓H2SO4调节体系pH至6，不断搅拌0.5h后，置于多功能磁分离器上在磁场下分离，得到上层清液和下层含铬修饰磁粒子； 最后回收六价铬离子:在烧杯中放入上一步得到的含铬改性磁性粒子，然后加入100mL浓度为0.1M的NaOH溶液或KOH溶液，不断搅拌10min后，将烧杯放置在多功能磁分离器上，在磁场作用下固液分离，六价铬离子进入溶液回收，改性磁性粒子回收后重复使用。

【文件编号】C02F1/

【公开日】2014年3月26日 申请日：2013年9月13日 优先权日：2013年9月13日

【发明人】兰桂红、洪霞、陈秀丽、李雪松、洪刘、罗斌、范强 申请人：西南石油大学